电解池的工作原理及应用

1-6-3电解池的工作原理及应用(时间：45分钟 分值：100分)基础巩固一、选择题解原理在工业生产上的应用。以下说法正确的选项是( )氯碱工业中，X电极上反响式是4OH－－4e－===2HO＋O2 2↑电解精炼铜时，Z溶液中的铜离子浓度不变C．在铁片上镀铜时，Y是纯铜D．制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁[解析]氯碱工业中阳极是氯离子被氧化；电解精炼铜时粗铜溶解，溶液中铜离子浓度变小；铁片上镀铜时，阴极应当是铁片，阳极是纯铜。[答案]D2．用铂作电极电解某种溶液，通电一段时间，溶液的pH变小，并且在阳极得到0.56L气体，阴极得到1.12L气体(两种气体均在一样条件下测定)。由此可知溶液可能是( )A．稀盐酸 B．KNO溶液3C．CuSO溶液 D．稀硫酸4[解析]阳极与阴极产生的气体体积比为水，pH变小，说明电解了含氧酸。[答案]D

0.56L 11.12L＝2，相当于电解3200mL，浓度均为0.6mol·L－1，工作一段时间后，测得导线上均通过了0.2mol电子，此时溶液的pH由大到小的挨次是( )A．④②①③

B．④③①②D．①③②④[解析]装置①中，2CuSO＋2HO2Cu＋O↑＋2HSO，溶液的4 2 2 2 4pH减小；装置②中，Zn＋H2

SO===ZnSO＋H4 4

2但小于7；装置③是在Fe上镀Zn，ZnCl2溶液的物质的量浓度不变，pH也不变；装置④中，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，溶液pH增大。故①～④pH大小关系为④>③>②>①。[答案]C4．(2023·浙江理综，10)以铬酸钾为原料，电化学法制备重铬酸钾的试验装置示意图如下：以下说法的是( )A．在阴极室，发生的电极反响为：2HO＋2e－===2OH－＋H2 2↑B．在阳极室，通电后溶液渐渐由黄色变为橙色，是由于阳极区

O向右移动4 2 7 2C4K2

CrO ＋44HO2KCrO＋4KOH＋2H↑＋O↑2 2 2 7 2 2D．测定阳极液中KCr的含量，假设KCr的物质的量之比d(n/n )d1－K Cr 2[解析]因放电挨次 H＋>K＋，故阴极电极反响式为 2H2

O＋2e－===H↑＋2OH－；由于阳极的电极材料是惰性电极，故该电解池的22H－4－===O＋4＋＋，2 2增大了H＋的浓度，故平衡2CrO2－(黄色)＋2H＋CrO2－(橙色)＋4 2 7HO正向移动，溶液颜色由黄色变为橙色，故A、B项正确；将上述2反响式合并可知 C 项正确；由总反响方程式 4K2

CrO＋44HO2KCrO＋4KOH＋2H↑＋O↑2 2 2 7 2 2阳极室的K＋通过阳离子交换膜进入阴极室，从而生成KOH。现设KCrO2

1molK2

CrO4

的物质的量为x，依据电解方程式可知生成的KOH的物质的量为x，阳极室剩余K＋2mol－x1mol

＝d，解得x＝(2－d)mol，故铬酸钾的转化率为2－d，D项不正确。[答案]D金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量铁、锌、铜、铂等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，以下表达正确的选项是(：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)()A．阳极发生复原反响，其电极反响式：Ni2＋＋2e－―→NiB．电解过程中，阳极质量的削减与阴极质量的增加相等CFe2＋和Zn2＋DCuPt[解析]含Ni2＋的溶液作电解质溶液。其中阳极反响式：ZZ2＋＋2e－，FF2＋＋2－，NNi2＋＋2e－阴极反响：Ni2＋＋2e－―→Ni因此电解过程中，阳极质量的削减和阴极质量的增加并不相等。Zn2＋Fe2＋Ni2＋铂。[答案]D取一张潮湿的淀粉－KI试纸，将铜圈置于其上，按以下图所示有关说法中错误的选项是()A．图画的颜色为蓝色CpH变小D2I－===I＋2e－2[解析2HO2＋2e－===H↑＋2OH－；阳极发生反响：2I－===I＋2e－。碘遇淀粉变2 2OH－增多，pHC项错误。[答案]C7．(2023·福建名校模拟)如下图，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极四周溶液显红色。以下说法正确的选项是( )A．X是正极，Y是负极B．a是负极，b是正极C．CuSO4pH渐渐减小D．CuSOpH保持不变4[解析]依据a极四周溶液显红色，可知a为阴极，b为阳极，则X为负极，Y为正极，故A、B错误；左池是电镀池，故硫酸铜溶液的浓度不变，pH保持不变，C错、D对。[答案]D8．(2023·安徽理综，11)某兴趣小组设计如下微型试验装置。试验时，先断开K，闭合K，两极均有气泡产生；一段时间后，断开2 1K闭合K觉察电流表A指针偏转以下有关描述正确的选项是( )1 2断开K，闭合K时，总反响的离子方程式为：2H＋＋2Cl－2 1Cl↑＋H↑2 2断开K，闭合K时，石墨电极四周溶液变红2 1断开K，闭合K时，铜电极上的电极反响式为：Cl＋2e－1 2 2===2Cl－KK时，石墨电极作正极1 2[解析]由题意知，断开K，闭合K时，两极均有气泡产生，则2 1说明铜电极没有参与反响，则铜电极肯定作阴极，石墨电极作阳极，所以总反响的离子方程式为2Cl－＋2HO===Cl↑＋H

↑＋2OH－，2 2 2铜电极四周溶液变红，故A、B项均错误；断开K1，闭合K2时，氯离子，所以此时石墨电极作正极，铜电极作负极，故C错误，D项正确。[答案]D二、非选择题9200mL0.005mol/L硫酸铜溶液②200mL0.01mol/L200mL200mL氯化钾溶液上述四种装置中为电解池的是 (用编号答复)，装置①中两电极的电极反响式分别是 (注明电极名称)； 。用离子方程式答复：通电时装置④中的总反响是 溶液中可能发生的副反响是 ；工作一段时间后，测得导线上均通过0.002mol电子，则上述四种装置中溶液pH最小的是 (用编号答复，盐的水解和溶液体积变化无视不计)；导线将两个电极连接，则Fe极上发生的反响是 ，C极上发生的反响是 。[解析](1)解池，①④是电解池。(2)装置④中就是惰性电极电解氯化钾溶液，生成氢气、氯气、KOH，其中Cl与KOH会发生氧化复原反响。(3)工作一段时间后，2①②③溶液呈现酸性，④中呈现碱性。通过0.002mol电子时，①中生成H＋为0.002mol，H＋浓度为0.01mol/L；②中消耗H＋为0.002moH＋为0.01mol/×20×10－3－0.002mo＝0.002mo，同时溶液中的硫酸锌也会水解；③中为氯化锌溶液，其酸性是由Zn2＋水解所得，酸性较弱。所以②中酸性最强，pH最小。(4)假设将装置④中的外加电源拆去，用导线将两个电极连接，由于蚀。[答案](1)①③④阴极2Cu2＋＋4e－===2Cu4OH－－4e－===O↑＋2HO2 2(2)Cl－＋2HOH↑＋Cl↑＋2OH－2 2 2Cl＋2OH－===Cl－＋ClO－＋HO2 2(3)②(4)2Fe－4e－===2Fe2＋O＋2HO＋4e－===4OH－2 210．(2023·全国Ⅱ)MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示pH变色范围；6.8～8.0，酸色—红色，碱色—黄色)答复以下问题：以下关于电解过程中电极四周溶液颜色变化的表达正确的选项是 (填编号)；①A管溶液由红变黄；②B管溶液由红变黄；③A管溶液不变色；④B管溶液不变色；写出A管中发生反响的反响式： (3)写出B管中发生反响的反响式： ；检验a管中气体的方法是 ；检验b管中气体的方法是 ；(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观看到的现象是 。[解析]A为电解池的阴极，电极反响为：4H＋＋4e－===2HB4O－－4－===2H2 2＋O↑A极由于H＋2显黄色，同时还会发生反响Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)↓；B极由于2OH－放电四周显酸性，指示剂仍显本身的颜色红色。②在检验H时2利用其可燃性，检验O时用能使带火星木条能否复燃性进展检验。2呈中性，故指示剂变红，Mg(OH)2

沉淀会消逝。[答案](1)①④(2)2H＋＋2e－===H↑(2HO＋2e－===2OH－＋2H↑同样给分)、Mg22OH===Mg(OH)2

2↓ (3)4OH－－4e－===2HO＋O↑(写2HO－4e－===4H＋＋O↑同样给分) (4)用拇指2 2 2 2火焰(5)用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃(6)(或大局部溶解)11．(2023·重庆卷)臭氧是一种强氧化剂，常用于消毒、灭菌等。O可由臭氧发生器(原理如以下图)电解稀硫酸制得。3①图中阴极为 (填“A”或“B”)，其电极反响式为 。 ②假设C处通入O，则A极的电极反响式为 22CO，D、ExLyL气体(标准状2 况)，则E处收集的气体中O所占的体积分数为 3 3的分解)。[解析]B上产生了氧气和臭氧，该极失去电子发生氧化反响作阳极，则特别惰性电极A为阴极，得电子发生复原反响，电极反响式为2H＋＋2e－===H↑；假设从C处2通入氧气，氧气将参与反响，阴极生成的将是水，电极反响式为O22＋4H＋＋4e－===2HO；设yL混合气体中臭氧的体积分数为a，由电子守恒有2x＝ya×6＋y(1－a)×4，解得a＝(x－2y)/y。2[答案]①A 2H＋＋2e－===H↑②O＋4H＋＋4e－===2HO ③2 2 2(x－2y)/y12．(2023·山东理综，28)工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2

)冶炼铜的主要流程如下：气体A中的大气污染物可选用以下试剂中的 吸取。HSO2 4

HNO3c．NaOH溶液 d．氨水HSOBKSCN溶液2 4后呈红色，说明溶液中存在 中还存在Fe2＋的方法是 (注明试剂、现象)。由泡铜冶炼粗铜的化学反响方程式为 。CuSO4

溶液为电解质溶液进展粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，以下说法正确的选项是 a．电能全部转化为化学能b．粗铜接电源正极，发生氧化反响溶液中Cu2＋向阳极移动利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属利用反响2CuO2

＋2H2

SO===2CuSO4

＋2H2

O 可制备CuSO假设将该反响设计为原电池其正极电极反响式为 。4[解析](1)A是SO24

溶液紫红色褪去，则说明还含有Fe2＋。(3)依据流程图可知，由泡铜冶炼粗铜的化学方程式是3CuO＋2Al6Cu＋AlO。(铝热法)(4)在电2 2 3(5)依据所给的原电池反响可知，正极是氧气发生复原反响，即O＋24H＋＋4e－===2HO。2[答案](1)cdFe3＋ KMnO4

溶液，KMnO褪色43CuO＋2AlAlO＋6Cu2 2 3bd(5)4H＋＋O＋4e－===2HO2 2掌握电流强度适中的状况下用其进展缓慢电解NaCl溶液及相关试验(ab)，由于马虎，试验并未到达预问题(图中阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)：写出B装置中的电极反响式：Pt极 极 。观看到A装置中的现象为：① ；② ；③。Aa，翻开止水夹b，再观看C装置。假设无现象，说明理由；假设有现象，请写出有关反响式： 。假设想到达电解NaCl溶液的目的应改进装置请提出你的意见： 。[解析]Pt极是阴极，发生反响为2HO＋2e－===2OH－＋H↑；2 2Fe极是阳极，发生反响为Fe－2e－===Fe2＋。翻开止水夹a、关闭止水夹b时，氢气进入烧瓶，压强增大，将氨气排出，氨气溶于烧杯平，最终烧杯中溶液呈红色，导管有气泡逸出。关闭止水夹a、翻开止水夹bU形管中溶液压入CFe2＋＋2OH－===Fe(OH)↓4Fe(OH)＋2HO＋O===4Fe(OH)2 2 2 2 3NaCl溶液的目的，应把Fe电极换成C、Pt等惰性电极或将装置中两电极调换位置或将电源反接等。[答案](1)2H2

O＋2e－===2OH－＋H2

↑(或2H＋2e===H↑)2Fe－2e－===Fe2＋②烧瓶中液面上升到高于左侧导管肯定程度后又渐渐下落至与A中左侧导管口相平③最终烧杯中溶液呈红色，导管有气泡逸出(3)Fe2 ＋＋2OH－===Fe(OH)2

4Fe(OH)2

＋2HO＋2O===4Fe(OH)4Fe2＋＋8OH－＋2HO＋O===4Fe(OH)↓2 3 2 2 3(4)把F